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(共24张PPT)
第4章 基因的表达
第2节 基因表达与性状的关系
第1课时 基因表达产物与性状的关系、
基因的选择性表达与细胞分化
生物学必修2
遗传与进化（人教版）
导入新课（导入一）
1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？为什么？
2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
水毛茛
裸露在空气中的叶
浸在水中的叶
导入新课（导入二）
韭菜
韭黄
韭黄是怎么培育出来的？
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路一）
皱粒豌豆
圆粒豌豆
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路一）
编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱
淀粉分支酶异常，活性大大降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
皱粒豌豆的形成机制
皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保留水分的作用，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分饱满，而淀粉含量低的豌豆因失水而皱缩。
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路一）
白化病患者
酪氨酸酶基因异常
酪氨酸酶缺乏
酪氨酸不能转变为黑色素，表现出白化症状
白化症状形成机制
人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路一）
基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基对
CFTR蛋白的第508位缺少苯丙氨酸，空间结构发生变化
患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损
囊性纤维化发病机理
基因
的合成
细胞内
淀粉含量
控制
影响
多
少
圆粒豌豆
皱粒豌豆
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路二）
淀粉分支酶
阅读教材内容，完成以下任务。
（1）填图。
（2）豌豆表现出皱粒的根本原因和直接原因分别是什么？
根本原因：控制淀粉分支酶合成的基因中插入了一段外来 DNA 序列
直接原因：淀粉分支酶活性降低，导致豌豆中淀粉含量下降，保留水
分的能力下降
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路二）
阅读教材，完成以下任务。
（1）模拟上述任务（1）绘制白化症状的形成机制图。
（2）人出现白化症状的根本原因和直接原因分别是什么？
基因
酪氨酸酶
的合成
黑色素的合成
控制
影响
不能合成
能合成
白化症状
正常
根本原因：控制酪氨酸酶合成的基因异常
直接原因：无法合成酪氨酸酶，不能合成黑色素
基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路二）
囊性纤维化
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路二）
囊性纤维化患者患病的根本原因和直接原因分别是什么
囊性纤维化
根本原因：编码CFTR蛋白（一种转运氯离子的蛋白质）的基因
缺失了3个碱基对
直接原因：CFTR蛋白结构异常，转运氯离子的功能异常
基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
环节一：基因表达产物与性状的关系（思路二）
正常红细胞 镰状红细胞
镰状细胞贫血形成的原因：
编码血红蛋白的基因中一个碱基发生了替换，导致血红
蛋白中的一个谷氨酸变成了缬氨酸，血红蛋白结构异常。
环节二：基因的选择性表达与细胞分化（思路一）
科学家检测了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中的DNA和mRNA，结果如表所示。
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
（1）这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
（2）3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？
既有共有蛋白，也有特有蛋白
细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性
环节二：基因的选择性表达与细胞分化（思路一）
表达的基因
只在某类细胞中
特异性表达的基因
在所有细胞中都
表达的基因
珠蛋白基因
胰岛素基因
ATP合成酶基因
细胞呼吸酶基因
核糖体蛋白基因
环节二：基因的选择性表达与细胞分化（思路一）
神经细胞
纤维原
细胞
骨细胞
横纹肌细胞
小肠上皮细胞
脂肪细胞
平滑肌细胞
红细胞
胚胎是由一个受精卵分裂、分化形成的，但组成该胚胎的各种细胞的结构和功能存在差异。
导致这种现象的直接原因是什么？
造成这种现象的根本原因是什么？
不同细胞含有的蛋白质种类不一样
不同的细胞中表达的基因不同
环节二：基因的选择性表达与细胞分化（思路二）
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如表所示。
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
（1）3种基因在3种细胞中均有发现，这是什么原因？
（2）3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，说明了什么？
（3）由此推断，3种细胞中含有的蛋白质的种类是否相同？
（4）有些蛋白质几乎存在于每一种细胞中，这些蛋白质具有什么共同点？
（5）综上所述，细胞中基因的表达具有什么性？
（6）在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上向着不同方向稳定变化的过程称为什么？该过程的本质是什么？
环节二：基因的选择性表达与细胞分化（思路二）
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如表所示。
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
（1）3种基因在3种细胞中均有发现，这是什么原因？
（2）3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，说明了什么？
（3）由此推断，3种细胞中含有的蛋白质的种类是否相同？
因为这3种细胞是由同一个细胞（受精卵）分裂、分化而来的
说明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种
不完全相同
环节二：基因的选择性表达与细胞分化（思路二）
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如表所示。
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
（4）有些蛋白质几乎存在于每一种细胞中，这些蛋白质具有什么共同点？
（5）综上所述，细胞中基因的表达具有什么性？
这些蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的
选择性
环节二：基因的选择性表达与细胞分化（思路二）
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如表所示。
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
（6）在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上向着不同方向稳定变化的过程称为什么？该过程的本质是什么？
细胞分化
基因的选择性表达
核心总结
基因表达产物与性状的关系
核心总结
细胞分化的本质是基因的选择性表达
课堂练习
1.白化病和黑尿病都是酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如图表示人体内与之相关的一系列生化过程，下列叙述不正确的是（ ）
A.若一个皮肤角质层细胞控制酶B合成的基因异常，不会导致白化病
B.若一个胚胎干细胞控制酶D合成的基因异常，会导致黑尿病
C.白化病和黑尿病说明基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
D.图中代谢过程可以说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制
C
课堂练习
2.人体中含有多种干细胞，如图表示人体干细胞分化为多种组织细胞的示意图。下列相关叙述不正确的是 （ ）
A.人体干细胞在分化为多种组织细胞的过程
中基因进行了选择性表达
B.干细胞分化得到的细胞中遗传信息发生了
改变，形态和功能有很大差异
C.在红细胞中，与血红蛋白和肌动蛋白合成
有关的基因均处于活动状态
D.在人体内，造血干细胞和胚胎干细胞都能
分化为图中的所有组织细胞
BCD
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
心肌细胞
肝细胞
干细胞
肠细胞
谢谢！

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